STEAM課程教學(xué)方法之“降級(jí)類(lèi)比，大膽推測(cè)”

王昌龍

相信大家在小時(shí)候應(yīng)該都和筆者一樣，被提過(guò)一個(gè)很類(lèi)似的問(wèn)題——若干年后的某樣事物是什么樣子？我曾經(jīng)在小學(xué)的一節(jié)美術(shù)課上被老師提問(wèn)：“20年后的汽車(chē)是什么樣子？”老師希望我們發(fā)揮想象力，繪畫(huà)出我們想象中未來(lái)汽車(chē)的樣子。當(dāng)時(shí)我和我的同學(xué)們真的畫(huà)得天馬行空，并且加入了很多新奇的想法，但我們都“十分默契”地描繪出了一點(diǎn)——未來(lái)的汽車(chē)都會(huì)飛，飛翔在高樓林立的城市里。

而反觀20年后的今天，城市確實(shí)是高樓林立，而汽車(chē)卻沒(méi)有飛到空中，反而是汽車(chē)的種類(lèi)變多了，除了之前已經(jīng)有了的汽油車(chē)，現(xiàn)在還出現(xiàn)了新能源電動(dòng)車(chē)。車(chē)輛相關(guān)的技術(shù)也越來(lái)越多，近兩年甚至出現(xiàn)了比自動(dòng)泊車(chē)等駕駛輔助技術(shù)更為先進(jìn)的全自動(dòng)駕駛技術(shù)?？吹浆F(xiàn)在人類(lèi)在科技上達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度，我十分開(kāi)心，但是回想起曾經(jīng)設(shè)想的“20年后的汽車(chē)是什么樣子”，從某種角度上說(shuō)，我當(dāng)時(shí)的推測(cè)是比較“失敗”的。

那么，如何才能較為合理地推測(cè)出一個(gè)相對(duì)合理的結(jié)果呢？我們可以使用“降級(jí)類(lèi)比”的方法。

降級(jí)類(lèi)比

在了解降級(jí)類(lèi)比之前，我們首先了解一下什么是類(lèi)比推理。類(lèi)比推理是根據(jù)兩個(gè)對(duì)象或兩類(lèi)事物之間存在的一些相同或相似的屬性，猜測(cè)它們之間可能具有其他一些相同或相似屬性的思維方法。

再來(lái)看看降級(jí)類(lèi)比當(dāng)中“降級(jí)”的概念。我們現(xiàn)在可能大多數(shù)人使用的都是4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，而我國(guó)在2019年時(shí)，幾大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)啟了5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，很多人就開(kāi)始進(jìn)行“5G比4G強(qiáng)在哪兒”“5G能做什么”的推測(cè)。那么，使用降級(jí)類(lèi)比的方法，我們將5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)為“未來(lái)級(jí)”，4G網(wǎng)絡(luò)設(shè)為“現(xiàn)在級(jí)”，3G網(wǎng)絡(luò)設(shè)為“過(guò)去級(jí)”。為了更好地推測(cè)未來(lái)級(jí)，我們可以把時(shí)間退回到4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)剛剛商用時(shí)期的現(xiàn)在級(jí)，用現(xiàn)在級(jí)對(duì)比過(guò)去級(jí)，當(dāng)時(shí)比較熱門(mén)的問(wèn)題則是“4G比3G強(qiáng)在哪兒”“4G能做什么”，結(jié)合4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)的幾個(gè)特點(diǎn)及最原始的應(yīng)用設(shè)定，對(duì)應(yīng)現(xiàn)在的4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，類(lèi)比5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)。

從表1可以看到，如今的4G應(yīng)用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比預(yù)期高出了很多，但是我們依舊可以結(jié)合上面的幾個(gè)特點(diǎn)搜索一下5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的原始應(yīng)用設(shè)定，以此進(jìn)行“5G能做什么”的推測(cè)。

STEAM課程案例——智能窗簾

我們經(jīng)常遇到這樣的問(wèn)題，被對(duì)面大樓或大廈反射過(guò)來(lái)的光線(xiàn)晃得睜不開(kāi)眼，而如果將窗簾拉上，則會(huì)損失很多自然光，導(dǎo)致室內(nèi)光線(xiàn)不足需要開(kāi)燈，這樣十分不環(huán)保。如何才能更為有效地利用自然光同時(shí)防止過(guò)度的光污染呢？

在解讀這個(gè)問(wèn)題之前，我們需要先了解一下窗簾的作用。窗簾的主要功效在于可以減少窗外的光線(xiàn)進(jìn)入室內(nèi)，讓室內(nèi)的光線(xiàn)達(dá)到一個(gè)合適的強(qiáng)度。

那么窗簾的“現(xiàn)在級(jí)”與“過(guò)去級(jí)”是什么呢？最早出現(xiàn)的窗簾，也就是現(xiàn)在我們家中常用的窗簾可以理解為簡(jiǎn)單的一塊布，能在已經(jīng)設(shè)置好的滑軌上左右滑動(dòng)，可以遮擋不同位置的光線(xiàn)，這是窗簾的“過(guò)去級(jí)”。但是最原始的窗簾有一定的局限性，就是拉上窗簾的一邊會(huì)導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域的陽(yáng)光被完全遮擋，而不拉窗簾的一邊則完全沒(méi)有遮擋光線(xiàn)。

后來(lái)，過(guò)去級(jí)的窗簾升級(jí)到了現(xiàn)在級(jí)的百葉窗，大多數(shù)辦公室一般都使用百葉窗，百葉窗由很多較窄的薄片組成，均勻地橫向排布后讓每一個(gè)薄片都可以上下翻轉(zhuǎn)，這樣就能讓陽(yáng)光從兩片薄片的縫隙中通過(guò)，通過(guò)翻轉(zhuǎn)的角度不同可以擴(kuò)大或縮小縫隙，從而調(diào)節(jié)射入室內(nèi)的光強(qiáng)，現(xiàn)在級(jí)的窗簾解決了過(guò)去級(jí)窗簾拉上后完全遮擋陽(yáng)光的情況，將遮擋部分分割為很多細(xì)小部分，讓光線(xiàn)進(jìn)入得更為均勻，但也還是會(huì)出現(xiàn)有強(qiáng)光從縫隙中穿過(guò)的情況。

那么，我們現(xiàn)在可以進(jìn)行降級(jí)類(lèi)比了，現(xiàn)在分析過(guò)去級(jí)窗簾升級(jí)成現(xiàn)在級(jí)窗簾的升級(jí)內(nèi)容，之后再來(lái)推測(cè)未來(lái)的窗戶(hù)。我們可以看到，從過(guò)去到現(xiàn)在，第一點(diǎn)是將窗簾的遮擋范圍進(jìn)行了分割，讓可遮擋的范圍變得更細(xì)；第二點(diǎn)則是如何讓陽(yáng)光更為均勻地通過(guò)窗戶(hù)照射進(jìn)室內(nèi)，而不再是一部分光照很強(qiáng)，一部分光照很弱。那么，對(duì)未來(lái)來(lái)說(shuō)，未來(lái)級(jí)窗簾需要更好地解決這些問(wèn)題。同時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生想得更遠(yuǎn)，比如如何解決對(duì)面大樓反射過(guò)來(lái)的特定的一個(gè)小區(qū)域的陽(yáng)光問(wèn)題。

當(dāng)我們?cè)谡n堂上引導(dǎo)學(xué)生使用降級(jí)類(lèi)比時(shí)，很多現(xiàn)實(shí)都提出了自己的奇思妙想，下面列舉一些不錯(cuò)的想法，希望能夠給讀者一些啟發(fā)。

●百葉窗升級(jí) 讓百葉窗的薄片更窄，使得窗外的光線(xiàn)能夠更均勻地射入室內(nèi)，或是將只能一整條一整條橫向翻轉(zhuǎn)的百葉窗再進(jìn)行分割，形成矩陣型的升級(jí)百葉窗，升級(jí)后的百葉窗不僅能夠整條翻轉(zhuǎn)，而且能夠一個(gè)區(qū)域一個(gè)區(qū)域的翻轉(zhuǎn)，以此遮擋對(duì)面大廈反射在窗戶(hù)上某一區(qū)域的強(qiáng)光。

●太陽(yáng)鏡改裝 眼睛是心靈的窗戶(hù)，既然都是“窗戶(hù)”，那么眼睛上的窗簾——太陽(yáng)鏡一定也可以作用在真實(shí)的窗戶(hù)上。將窗簾做成類(lèi)似太陽(yáng)鏡一般，把窗簾換成半透明的材質(zhì)，并且具有不同深淺度的黑色或其他顏色，一個(gè)窗戶(hù)上安裝有很多這種窗簾，可以根據(jù)不同的光照強(qiáng)度選擇使用不同深淺度的半透明窗簾，以此確保射入室內(nèi)的光線(xiàn)均勻，以及應(yīng)對(duì)不同光強(qiáng)。

●讓窗戶(hù)直接變色 這個(gè)思路來(lái)源于現(xiàn)在的變色眼鏡，將所有玻璃換成可以變色的，當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)的時(shí)候，玻璃顏色變得更深，可以讓陽(yáng)光進(jìn)來(lái)得少一些，而在光線(xiàn)弱的時(shí)候玻璃顏色變淺，可以讓足夠多的陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)。

●電導(dǎo)玻璃 這是現(xiàn)在市面上的一種新型窗戶(hù)，完整的電導(dǎo)玻璃有3層，2層外玻璃中間夾了1層很細(xì)密的類(lèi)磁鐵物質(zhì)，當(dāng)通電后由于磁場(chǎng)的作用會(huì)使得類(lèi)磁鐵物質(zhì)全部排向一個(gè)方向，使得全透明玻璃變成毛玻璃，從而隔離光線(xiàn)。這個(gè)方法可以讓新型玻璃自帶窗簾效果。

降級(jí)類(lèi)比的方法在進(jìn)行一些同向時(shí)間軸上的預(yù)測(cè)時(shí)十分有幫助，也可以讓學(xué)生在現(xiàn)在的時(shí)間點(diǎn)，或是具備現(xiàn)在的知識(shí)內(nèi)容，模仿過(guò)去人們對(duì)未來(lái)的預(yù)測(cè)。學(xué)習(xí)更多的思維方式，更能夠加強(qiáng)學(xué)生分析事物特點(diǎn)及探索的能力。■